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      下一步,電磁彈射?

      2017-05-18 08:24:20姜浩峰
      新民周刊 2017年17期
      關鍵詞:彈射器航母研制

      姜浩峰

      001A型航母采用了艦艏上翹12度的設計,盡管比“遼寧”號的14度小了2度,但無疑,從艦艏上翹的設計,即能一目了然地看出——除非有特別令人意想不到的設計和技術預留,否則001A仍是一艘滑躍起飛的航母。

      比之美軍尼米茲級航母甚至之前的小鷹級所采用的彈射起飛,滑躍起飛顯得檔次不那么高、水平不那么強、戰(zhàn)力不那么猛。確實,以排水量與“遼寧”號更為接近的小鷹級航母來看,盡管其采用常規(guī)動力,但仍能夠在此動力下進行機械彈射起飛。從1961年服役,到2009年退役,在“小鷹”號的一生中,共進行了407507次艦載機阻攔作業(yè),進行了448235次彈射作業(yè)。

      按照軍事專家尹卓的說法,航母彈射起飛和滑越起飛的作戰(zhàn)能力之比,美國評估是6:1、法國評估4.5:1、中國的評估是4:1,換言之,一艘采用滑躍起飛設計的航母,在其整個服役期間,是無法完成40余萬次艦載機起飛的,甚至無法完成此一數(shù)字的一半。

      總之,采用彈射起飛的航母戰(zhàn)力更強,更何況在同樣噸位下,采用彈射起飛的航母能裝載更多戰(zhàn)機,譬如小鷹級能承載80架左右艦載機,而比之小不了多少的“遼寧”號,卻只能承載30架左右固定翼飛機。

      為此,盡管目前001A型航母仍采取滑躍起飛,但中國正在加緊研制自己的彈射起飛系統(tǒng)。2012年,在“遼寧”號入役之時,中國海軍軍事學術研究所的曹衛(wèi)東研究員就曾表示:“應著眼未來、著眼于一個作戰(zhàn)能力更強的方式。彈射器的使用是未來航母的發(fā)展方向,如果我國的工業(yè)水平和資金、技術能力足夠,下一步國產航母就可以采用彈射器?!?/p>

      早在2011年,中國工程院院士、海軍工程大學教授、船舶動力與電氣領域著名專家馬偉明少將在獲得2010年度國家科技進步一等獎時,在他的獲獎感言中透露中國電磁彈射技術研究已獲成功。2015年全國兩會期間,馬偉明少將又曾表示,中國航母艦載機彈射起飛技術完全沒有問題,甚至不輸美國。那么,中國的彈射起飛裝置究竟如何,未來何時可以采用在國產航母上呢?

      不亞于兩彈一星的成就

      從2015年算起,兩年過去了,今年1月25日,在中央電視臺CCTV10頻道播出的“2016年度科技盛典”節(jié)目中傳出消息,馬偉明獲評為2016年度最具影響力的十大“科技創(chuàng)新人物”。馬偉明團隊“承包”了中國海軍艦艇電力系統(tǒng)技術,使中國在軍事科技領域躋身世界一流水平,被譽為世界電氣領域的“中國驕傲”。

      央視是這樣要介紹馬偉明院士及其團隊的創(chuàng)新事跡:馬偉明領銜的海軍工程大學電力集成創(chuàng)新團隊,以舍我其誰的歷史擔當,用中國軍人敢于沖破一切阻力勇往直前的血性銳氣,加速推進了我軍武器裝備電氣化的革命,實現(xiàn)了在高科技武器裝備領域從追趕著向領跑者的飛躍。

      在節(jié)目中,馬偉明院士透露了我國電磁彈射技術的最新研究進展情況。他表示,電磁發(fā)射技術,將在10年左右取代傳統(tǒng)的化學能技術。馬偉明介紹,這是由電磁能發(fā)射的原理和特點決定的,更快更強更遠更高(效率)以及更加安全。

      如果馬偉明的預測屬實,那么,美軍現(xiàn)役10艘尼米茲級航母所采用的蒸汽彈射器,也將到了淘汰的時候。事實上,美軍最新研制的“福特”號航母,正是其第一艘采用電磁彈射器的航母。

      盡管我國在蒸汽彈射方面也做了相當多的科研,但未來國產航母跨越蒸汽彈射直接采用電磁彈射的可能性很大。

      微信公眾號“兵工科技”對此刊文稱,馬偉明所公布的消息表明,正在研制設計中的國產003型航母采用電磁彈射已成定局,而國產電磁能武器也有望在10年內成為中國火炮技術的“新主力”。

      馬偉明院士主持研發(fā)了三代集成化程度不斷提高的艦船發(fā)供電系統(tǒng),全面裝備了我國現(xiàn)役和在造的新型艦船,解決了我國艦船“心臟病”難題,使我軍艦艇擁有了具有完全自主知識產權的“中國心”,牢牢確立了我國在艦船發(fā)供電系統(tǒng)領域國際領先的地位。

      回顧馬偉明團隊的電磁彈射科研歷程——

      2003年組建艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室,此際,就開始摒棄跟蹤模仿的發(fā)展方式,在國際上率先提出并研制成功中壓直流綜合電力系統(tǒng),技術水平反超領先國外10年左右。該路線也成為美英強國下一代綜合電力技術發(fā)展的選擇方向。一步實現(xiàn)了我國艦船動力從落后到引領的跨越。央視援引馬偉明所說稱:“外國人做到的,我們必須做得更優(yōu)。外國人做不到的,我們也能做到?!?/p>

      敢于與最強對手比拼,馬偉明團隊用10余年時間,在電磁發(fā)射這一顛覆性技術領域取得集群式突破,不僅實現(xiàn)了與世界最強國家在該領域的同步發(fā)展,而且多項技術屬國際首創(chuàng)。他們正推動著我國傳統(tǒng)武器裝備由化學能發(fā)射向電磁能發(fā)射的革命。為此,有評論認為,其在電磁彈射器方案獲得的突破,作為科技成就來說,意義不亞于兩彈一星。

      付諸應用尚需時日

      2016年,彈射型殲-15艦載機圖片在網絡流傳,預示著國產彈射器和匹配飛機已有很大進展。據說,中國電磁彈射器試驗裝置長度120至150米,有效軌道部分約80米。如果網上消息屬實,如此之大的電磁彈射器,成功進行殲-15彈射,說明中國線性同步電動機、盤式交流發(fā)電機和大功率數(shù)字循環(huán)變頻器等關鍵技術已接近全面實用化。

      盡管我國在航母電磁彈射器方面的研究,已經達到世界領先,但從在建的001A型航母采用滑躍起飛來看,電磁彈射并沒有立即付諸應用。

      其實,從美軍方面來看,“福特”號海試至今,問題多多,特別是電磁彈射,確實遇到了許多問題。

      美國早前在萊克赫斯特海軍航空站建了一條陸上電磁彈射裝置,用F/A-18E/F、F-35C戰(zhàn)斗機進行了多次陸上彈射試驗,但是實際裝艦之后還是發(fā)現(xiàn)有很多問題。根據美國海軍2016年6月的一份報告,“福特”號上的電磁彈射器平均240次彈射就會出現(xiàn)嚴重故障,遠達不到設計要求的4000多次平均無故障間隔;先進的電磁阻攔系統(tǒng)的平均無故障間隔甚至只有20次。這么低的可靠性顯然是無法勝任作戰(zhàn)任務需求的,由此可見,美國海軍讓“福特”號繼續(xù)海試無可厚非。

      馬偉明最近亦表示,電磁彈射技術研制成功,并不代表它馬上就能搬上航母應用。從技術上講,電磁彈射技術上航母,要經過幾個過程——第一,全面攻克和掌握電磁彈射關鍵技術,研制縮比尺寸原理樣機;第二,進入工程開發(fā)階段,隨后研制全尺寸試驗樣機;第三,建設航母電磁彈射器地面試驗設施,然后使用真正的艦載機進行長時間的地面彈射試驗,逐步地解決各種工程應用中出現(xiàn)的問題,實現(xiàn)電磁彈射器的技術凍結和試驗定型;第四,在新型航母設計中,采用和安裝電磁彈射系統(tǒng),最終實現(xiàn)“電彈上艦”。

      再次回顧“福特”號電磁彈射研制歷史:最早于1992年開始可行性概念研究,1998年研制了首個1:2縮比尺寸原理試驗樣機并進行研制,2003年完成初步研制工作。之后又用了5年時間,完成工程開發(fā),它的電磁彈射器地面試驗設施于2010年成功試驗定型,2013年開始正式安裝在新研制設計的CVN21級航母“福特”號上。

      可以看出,美國電磁彈射技術研制總共花了21年時間。而馬偉明團隊的進展似乎比“福特”號來得快——根據公開資料,中國“2008年制成首臺原理樣機,隨后制成1:1全尺寸樣機,突破了全部關鍵技術?!睂⑴c美國的研制進度差距,縮短到10年以內。而據外媒報道,中國電磁彈射器地面試驗設施在幾年前就已建成,并進行了一系列試驗。馬偉明院士的表態(tài),表明地面試驗已經接近完成,下一步,就等著上艦了。

      目前,中國海軍第一艘國產航母001A即將海試。海軍軍事學術研究所研究員李杰撰文指出,“遼寧”號入役,意味著中國海軍不僅擁有世界強國不可或缺的大型戰(zhàn)略武器,更重要的是帶來海戰(zhàn)思維理念的全新升華,海軍作戰(zhàn)樣式的全新變化,海軍建設模式的全新變革。根據世界海軍的發(fā)展實踐和各國航母運行的“三三制原則”,中國海軍未來至少必須擁有3艘或以上航母。亦有消息表明,第二艘采用常規(guī)動力航母002型航母已經開工,或將于2020年左右建造完成并下水。第三艘國產航母003型,現(xiàn)在恰好處于設計研制階段。微信公號“兵工科技”的文章分析稱,根據美國電磁彈射器研制進度和“福特”號進度之間的匹配關系來推測,由于003型航母將在2025年至2030年之間建造完成并形成戰(zhàn)斗力,因此該艦或許將采用電磁彈射技術。

      根據馬偉明院士透露的研制進度推測,2020年左右首套實用的國產航母電磁彈射器將建造完成,而2024至2025年左右,首艘采用電彈技術的國產航母將下水。屆時,中國將成為第二個獨立研制設計電磁彈射航母的國家,中國海軍的遠洋作戰(zhàn)能力將實現(xiàn)歷史性飛躍。

      在前總參上校岳剛看來,盡管中國幾乎是兩條腿走路——在研制蒸汽彈射裝置的勇士,亦在研制電磁彈射裝置,但如果能一步到位安裝電磁彈射裝置,將會發(fā)揮航母更大效能。岳剛告訴《新民周刊》記者:“電磁彈射器有許多優(yōu)點,比如占地面積小,不像蒸汽彈射器那么容易受損耗。在大洋決戰(zhàn)之際,占地越大越容易被擊中?!背酥猓姶艔椛淦鲝椛浜蠡謴推诒日羝麖椛淦鞫痰枚?,可以立即繼續(xù)彈;電磁彈射器對于飛機噸位的調整可以很迅捷,可以在彈射較大噸位的預警機以后,立即彈射較小噸位的殲擊機,甚至更輕捷的無人機。

      此外,馬偉明院士所透露的“電磁能技術取代化學能技術”,并不僅僅局限于電磁彈射,目前處于研究前沿,英美俄競相研制的電磁炮,實際上也是電磁能取代化學能的一種新概念武器系統(tǒng)——美國電磁彈射器在研制時,就充分應用和借鑒了上世紀80年代研發(fā)電磁線圈炮的相關技術成果。

      馬偉明院士的表態(tài),或許表明中國除突破電磁彈射技術外,在高能電磁技術研究領域,已經取得了全面的突破,這一技術成果,未來也能應用于研制電磁炮等國產電磁武器上,屆時,中國的火炮或將由傳統(tǒng)化學能火炮全面進入“電磁炮時代”。

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